專利名稱：一株嗜熱厭氧菌株及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種嗜熱厭氧菌株及其應用，屬于應用微生物領域。
背景技術：
木質纖維素是植物細胞壁的主要組成成分，包括纖維素、半纖維素和木質素。一般木材中，纖維素占40 50%，半纖維素占10 30%，木質素占20 30%。目前，這些可再生的木質纖維素絕大部分尚未得到有效的利用，而且因焚燒，丟棄等不合理的處理造成了嚴重的環境污染。以木質纖維素生產乙醇在可持續發展戰略中擁有相當大的優勢，即可以減少環境的污染和(X)2的排放量，又可以降低生產成本。與目前巴西，美國等普遍采用的以玉米等糧食作物為主的乙醇生產相比，以木質纖維素生產乙醇還具有“不與人爭糧、不與糧爭地”的優點。木質纖維素乙醇實現工業化生產的最大障礙是其生產成本高，而使成本過高的原因除預處理成本過高之外，還有以下三個主要原因(1)纖維素酶成本過高。與糧食乙醇相比，木質纖維素生產乙醇中纖維素酶的成本占到了 30%-50%，而糧食生產乙醇中的淀粉酶成本只有8%; (2)缺乏能夠高效利用戊糖(C5糖)的發酵菌株。同纖維素相比，半纖維素更容易被水解，而其含量僅次于纖維素。而半纖維素水解產生的木糖、阿拉伯糖等戊糖不僅不能被傳統的釀酒酵母、Saccharomyces cerevisiae)和運動發酵單胞菌、Zy_onas mobilis) 所利用，而且抑制它們的生長，從而降低了原料的乙醇轉化率。因此，選育高效利用戊糖生產乙醇的發酵菌株也是實現木質纖維素乙醇產業化的技術關鍵。(3)到目前為止，所有用于工業生產乙醇的代謝工程菌僅限于革蘭氏陽性，中溫專性厭氧菌，而利用中溫厭氧菌發酵生產乙醇，發酵屬于放熱過程，造成發酵體系溫度升高，影響細胞本身正常生理活動。因此， 為了保持發酵菌的活性，需要給發酵罐配備冷卻裝置。同時，乙醇蒸餾回收需要在高溫條件下，又需要加熱，這些都增加了乙醇的成本。若在高溫下進行發酵，就可以節約冷卻和加熱的成本。同時，高溫能有效的抑制雜菌生長，提高乙醇得率。因此，開發能夠利用纖維素、半纖維素，以及纖維素、半纖維素的水解產物，在高溫下發酵生產乙醇的菌株勢在必行。
發明內容
本發明克服了現有技術的不足，提供了一株嗜熱厭氧菌株 Thermoanaerobacteriumsx>. Rxl，該菌株已于2011年4月5日保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為=CCTCC NO =M 2011109。本發明另一目的是將嗜熱厭氧菌株應用在發酵生產乙醇中。本發明中所述發酵生產乙醇是利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、木聚糖、淀粉、果膠中一種或幾種任意混合發酵生產乙醇。本發明中所述發酵生產乙醇是利用半纖維素發酵生產乙醇。本發明提供的菌株能與C/osirii/i 腫菌進行共培養，利用木質纖維素發酵生產乙醇。本發明另一目的是將嗜熱厭氧菌株應用在利用木質纖維素發酵生產氫氣方面。本發明另一目的是將嗜熱厭氧菌株應用在對其進行一個或復數個基因的改造或外源基因的導入獲得突變株中。本發明中所述的嗜熱厭氧菌株 力acteri腫sp. Rxl主具有以下微生物學特征
本菌株分離及培養的基礎培養基采用改良的M640培養基(DSMZ)，命名為MM640，培養基組分如下=NH4Cl 0. 9g，MgCl2 · 6H20 0. 4g，KH2PO4 0. 75g，K2HPO4 1. 5g，蛋白胨 2g，酵母膏lg，FeCl3 · 6H20 2. 5mg,木糖IOg,半胱氨酸鹽酸鹽0. 75g，刃天青0. 5mg,微量元素溶液-SL-10 1ml，維生素溶液5ml (培養基滅菌后用0. 22水系膜過濾加入)，各組分溶解后定容至1000ml，培養基加熱從藍色變為無色后，采用銅柱除氧系統除氧，分裝到充滿氮氣的亨特試管中，每管裝5ml，12rC滅菌后備用。微量元素溶液-SL-10組分為HC1 (25%; 7. 7 Μ) 10ml，FeCl2 ·4Η20 1· 5 g，ZnCl2 70mg, MnCl2 · 4H20 IOOmg, H3BO3 6. 0 mg, CoCl2 · 6H20 190mg, CuCl2 · 2H20 2mg, NiCl2 · 6H20 24mg, Na2MoO4 · 2H20 36mg，首先將FeCl2溶解到HCl中，然后加入蒸餾水，再溶解其它鹽，定容至1000ml，備用。維生素溶液維生素H ang，葉酸ang，鹽酸吡哆辛10mg，鹽酸硫胺5mg，核黃素 5mg，煙酸5mg，D-泛酸鈣5mg，維生素B12 0. lmg，對氨基苯甲酸5mg，硫辛酸5mg，溶解后定容至1000ml，_20°C保存備用。除溫度、pH實驗之外的其它實驗均在55°C，pH值7. 0的條件下培養，接種量均為洲，所有實驗都設3組平行實驗。本發明中除特殊說明外，鑒定菌株特性的培養基采用 MM640培養基(碳源為木糖)。1、形態學特征
本發明菌株Rxl是從云南省保山市溫泉泥水樣中分離篩選得到的，MM640培養基培養， 菌體為白色。相差顯微鏡觀察，細胞為桿狀，運動，在指數生長期后期，穩定期前期有芽孢形成。(見
圖1)
2、生理學特征
菌株Rxl為革蘭氏陽性專性厭氧菌，生長溫度范圍為38°C 68°C，最適生長溫度為 50 55°C ；生長的pH范圍為4. 5 8. 0，最適pH=7，氯化鈉的耐受濃度為3% ；硫代硫酸鈉被還原成硫儲存在細胞內，同時體外也有硫的存在(見圖2)，且胞外存在的硫與培養基中的氯化亞鐵反應能生成黑色沉淀硫化亞鐵(見圖3)。硫酸鹽，亞硫酸鹽幾乎不影響Rxl的生長， 還原產物都為硫化氫，而在硫存在的條件下，Rxl幾乎不生長，但也檢測到硫化氫的產生。本發明中Thermoarmerobacterium sp. Rxl的碳源利用情況如下(見表1) 表1 本發明菌株的碳源利用結果
權利要求
1.一株嗜熱厭氧菌株 力acteriws sp. Rxl，其在中國典型培養物保藏中心的保藏編號為CCTCC NO =M 2011109。
2.權利要求1所述的嗜熱厭氧菌株在發酵生產乙醇中的應用。
3.根據權利要求2所述的嗜熱厭氧菌株在發酵生產乙醇中的應用，其特征在于利用葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露醇、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、木聚糖、淀粉、果膠、纖維二糖中一種或幾種發酵生產乙醇。
4.根據權利要求2所述的嗜熱厭氧菌株嗜熱厭氧菌株在發酵生產乙醇中的應用，其特征在于利用木質纖維素發酵生產乙醇。
5.權利要求1所述的嗜熱厭氧菌株在利用木質纖維素發酵生產氫氣方面的應用。
6.權利要求1所述的嗜熱厭氧菌株在對其進行一個或復數個基因的改造或外源基因的導入獲得突變株中的應用。
全文摘要
本發明公開一株嗜熱厭氧菌株Thermoanaerobacteriumsp.Rx1，已保藏在中國典型培養物保藏中心，保藏號CCTCCNOM2011109，本發明提供了該菌株的形態學及其生理生化特征，根據形態學、生理生化、G+C%含量和DNA-DNA雜交結果分析，Thermoanaerobacteriumsp.Rx1是Thermoanaerobacterium屬的一株新種，該菌株可以直接利用木聚糖、淀粉、果膠等多糖，以及葡萄糖、木糖、果糖、甘露糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、阿拉伯糖等來源于木質纖維素生物質的糖類及其甘露醇等醇類物質，同時將其轉化為乙醇。其中，Rx1以40g/l的木聚糖為碳源進行發酵時，發酵液中乙醇產率最高，為66.61mM。
文檔編號C12R1/01GK102399734SQ20111042290
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者嚴金平, 伊日布斯, 孫煥民, 尚淑梅 申請人:昆明理工大學